חיישן קצב נוזל: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

האם שמת לב שכאשר אתה מזיז צינור מים מצד לצד סילון המים מפנה את כיוון הצינור ומתיישר איתו כאשר התנועה נעצרת. קביעת הסטת הזווית של סילון המים ביציאת הצינור תספק מדידה של קצב הזווית בכיוון זה הצידה.

מדריך זה מדגים עקרון זה על ידי בניית 'חיישן קצב נוזלים' באמצעות 'סיכויים וקצות' הזמינים ב'מעבדת הבית 'שלי. הנוזל כאן הוא 'אוויר'.

כמו כן מוצגת שיטה פשוטה לבדיקת 'חיישן ג'ירוסקופי' זה ללא שימוש בציוד בדיקה סטנדרטי.

אספקה

1. מאוורר CPU ישן
2. בקבוק דוחה יתושים (ריק ומנוקה היטב)
3. עט כדורי עם חלק צינורי אחורי אחיד
4. שתי נורות קטנות מחוט אור דקורטיבי מסדרה
5. כרית קרצוף של Scotch-Brite
6. מעט רכיבים אלקטרוניים (עיין במערך המעגלים)

שלב 1: איך זה עובד

שתי השקופיות נותנות סכמטי של הפריסה הפיזית של חיישן פלואידי והתיאוריה העומדת מאחורי התופעה הפיזיקלית.

בעיצוב זה 'אוויר' הוא 'הנוזל' שנשאב דרך זרבובית באמצעות מאוורר מעבד קטן. סילון האוויר פוגע בשני נימים מחוממים היוצרים את חיישן המיקום. גשר הפניה נוצר על ידי שני נגדים.

שתי זרועות הגשר המלא שנוצר כך מוזנות במתח V+.

בתנאי מצב יציב מטוס האוויר מקרר את שני חוטי הנורה באופן שווה, הגשר מאוזן ומתח המוצא הוא אפס.

כאשר קצב זוויתי מוטל על המערכת הפיזית, סילון האוויר מתפנה ואחד החוטים נורה מקורר יותר מהשני. זה מספק חוסר איזון לגשר המוביל למתח יציאה.

מתח יציאה זה כאשר הוא מוגבר מספק מדד לקצב הזוויתי.

שלב 2: בניית החיישן

בצע את השלבים

1. בחר שתי נורות בעלות התנגדות דומה מהמחרוזת האור. (שתי נורות עם התנגדות של 11.7 אוהם נבחרו)
2. שוברים בזהירות את הכוס החיצונית וחושפים את החוטים החשופים.
3. שמור על מאוורר המעבד ובדוק את כיוון זרימת האוויר במתח אספקה של 5 וולט (יש צורך לקבוע זאת מכיוון שיש צורך להשתמש במאוורר במצב שאיבה)
4. חותכים את תחתית הבקבוק הדוחה יתושים בעזרת סכין חדה.
5. חותכים את החלק העליון של מכסה הבקבוק וחושף רק את החלק הצינורי הקדמי.
6. פרקו את עט הכדור וחתכו את הקצה התחתון. זה אמור לספק צינור אחיד אשר יהווה את זרבובית החיישן.
7. הכנס את הצינור לתוך פקק הבקבוק.
8. צור שני חורים קטנים בגוף הבקבוק כפי שמוצג בתמונה. זה אמור להיות מתאים לתיקון החוטים של הנורה הפוכים זה לזה באופן קוטבי.
9. תקן את המכסה, דחף את הצינור לאורכו המתאים רק לחורי נימה.
10. כעת הכנס את חוטי הנורה לתוך החורים ויישר אותם כך שהחוטים פשוט נכנסים לפריפריה של קצה הצינור כפי שמוצג. תקן את גוף הנימה לגוף הבקבוק בעזרת דבק חם. (יש לנסות מיקום ככל האפשר.)
11. חבר את מאוורר המעבד לחלק האחורי של גוף הבקבוק (התחתון) באמצעות דבק חם בקצוות. המאוורר חייב להיות מותקן כך שאחד החלקים השטוחים יהיה מקביל למישור החוטים של הנורה.
12. וודא כי להבי המאוורר מסתובבים בצורה חלקה וכאשר אוויר מונע נשאב החוצה מהצד האחורי כך שנוצר סילון אוויר דרך צינור העט-גוף.

יחידת החיישנים הבסיסית מורכבת ומוכנה לבדיקה

הוראה זו התאפשרה על ידי מצב מוזר של חלקים תואמים:

בחירת חלקים למדריך זה בוצעה מתוך 'הסיכויים והקצוות' ב'מעבדה הביתית 'שלי. גודל ה- CPU-Fan התאים בדיוק לקוטר התחתון הדוחה יתושים. החלק האחורי של העט כדורי כצינור התאמה היטב לחלק הצינורי של מכסה הבקבוק וצורות המדרגות בקוטר הבקבוק התאימו לתיקון חוטי הנורה. היה זמין מחרוזת אור דקורטיבית שהתמזגה חלקית. הכל תאם בדיוק!

שלב 3: בדיקה ראשונית ומעגל סכימטי

הבדיקה הראשונית בוצעה על ידי מתן אספקת 5V למאוורר המעבד ועירור המתח לחצי הגשר של הנורה.

טלפון אנדרואיד שמריץ את האפליקציה 'AndroSensor' נשמר ליד חומרת חיישן התדרים ושניהם סובבו בצורה סינוסואידית ביד.

התצוגה הגרפית 'AndroSensor' GYRO מציגה את תבנית הקצב הסינוסי. במקביל מעקב אחר תפוקת הגשר ברמה נמוכה באוסילוסקופ.

אות +/- 5 mV נצפה בשיעור של +/- 100 מעלות לשנייה.

המעגל האלקטרוני מגביר זאת ב- 212 כדי לספק את אות הפלט.

בעיה ופתרון

לתפוקה הייתה רמת רעש משמעותית גם בשיעור אפס. זה אובחן כתוצאה מזרימת אוויר לא יציבה במערכת. כדי להתגבר על זה הוכנסה חתיכה עגולה של Scotch-Brite בין המאוורר לבין אלמנטים הנורה ועוד אחד בקצה הכניסה של צינור עט הכדור. זה עשה הבדל רב.

סכמטי

הכוונה לסכימה:

5 V מוזרם למאוורר המעבד

5 V מוזר גם לשילוב מסדרת 68 אוהם - נורה - נורה - 68 אוהם. הקבל C3 מסנן את הפרעות המנוע לנורות החוטים

5 V מסונן גם על ידי שילוב של משרן-קבלים לפני שהוא מספק זאת כאספקה ל- OP-AMP

ה- MCP6022 Rail-Rail OP-AMP משמש למעגל הפעיל.

U1B הוא מאגר רווח אחדות לאספקת הייחוס של 2.5 וולט

U1A הוא מגבר היפוך של 212 רווח עם מסנן מעבר נמוך לאות הגשר החיישן.

פוטנציומטר R1 משמש לביטול הגשר המלא שנוצר על ידי מחלק הפוטנציאלים ושרשרת סדרת החיישנים בשיעור אפס.

שלב 4: הגדרת בדיקת חיישן פשוטה

ציוד סטנדרטי

ציוד בדיקת חיישן תדר רגיל כולל 'טבלת תעריפים' ממונעת המספקת קצבי סיבוב הניתנים לתכנות. טבלאות כאלה מסופקות גם עם 'טבעות החלקה' מרובות, כך שניתן לספק את אותות הקלט-פלט ואת אספקת החשמל ליחידה הנבדקת.

כגון התקנה רק חיישן התעריפים מותקן על השולחן וציוד מדידה ואספקת חשמל אחרים מונחים על שולחן בצד.

הפתרון שלי

למרבה הצער, גישה לציוד כזה אינה זמינה לחובבי עשה זאת בעצמך. כדי להתגבר על זה אומצה שיטה לחדש באמצעות מתודולוגיית DIY.

הפריט העיקרי הזמין היה 'שולחן צד מסתובב'

עמדת חצובה הותקנה במצלמה דיגיטלית הפונה כלפי מטה.

כעת, אם ניתן יהיה להתקין את פלטפורמת חיישן התעריפים, ספק הכוח, מכשירי מדידת הפלט וחיישן התעריפים הסטנדרטיים. לאחר מכן ניתן לסובב את השולחן בכיוון השעון, נגד כיוון השעון הלוך ושוב כדי לספק כניסות קצב שונות לחיישן. תוך כדי תנועה ניתן להקליט את כל הנתונים כסרט במצלמה הדיגיטלית ולנתח אותם מאוחר יותר לצורך הפקת תוצאות הבדיקה.

לאחר שעשיתי זאת, הדברים הותקנו על השולחן:

חיישן קצב נוזלים

בנק טלפון נייד-כוח לספק אספקת 5V לחיישן התעריפים

מולטי-מדיטר דיגיטלי לבחינת מתח היציאה. לרב-מטר זה היה מצב יחסי שניתן להשתמש בו לאפס בשיעור אפס.

אוסצילוסקופ במצב OTG בטלפון אנדרואיד באמצעות החומרה 'Gerbotronicd Xproto Plain' ויישום אנדרואיד 'Oscilloscope Pro' מ'התפתחות NFX 'כדי להתבונן בוריאציות אותות.

טלפון אנדרואיד אחר המריץ את אפליקציית "AndroidSensor" מאת 'Fiv Asim'. זה משתמש בחיישני האינרציה של הטלפון כדי להציג את קצבי המגרש. שימוש זה בציר z נותן ערך התייחסות לבדיקת חיישן קצב הנוזלים הנבדק..

הבדיקה בוצעה וכמה מקרי בדיקה אופייניים מדווחים:

CCW Z: +90 deg/sec multi -meter -0.931 V, אוסצילוסקופ ~ -1.0 V

CW Z: -90 deg/sec multi-meter +1.753 V, אוסצילוסקופ ~ +1.8 V

גורם קנה מידה המבוסס על הממוצע של שני 1.33 וולט אלה למשך 100 מעלות לשנייה

בדיקה סינוסואידית טלפון אנדרואיד p-p 208 deg/sec, רב-מטר אינו יכול להגיב כראוי, אוסצילוסקופ מראה תקופה של 1.8 שניות, מתח p-p 2.4 Div X 1.25 V/div = 3 V

בהתבסס על תקופת 1.8 שניות זו תואמת 200 מעלות/שניות p-p

גורם קנה מידה 1.5 V למשך 100 מעלות לשנייה

שלב 5: סיכום

שיטת בדיקה שנכשלה

בתחילה נוסתה שיטת הרכבה של חיישנים, אוסצילוסקופ וחיישן שיעור התייחסות על השולחן המסתובב והתבוננות בנתונים, באופן ידני או באמצעות מצלמה מהצד. זה היה כישלון עקב תמונות מטושטשות וזמן תגובה לא מספיק לצופה אנושי כדי לרשום ערכים.

קח הערות הביתה:

חיישן קצב הנוזלים שנבנה עבור מדריך זה משרת את מטרת הדגמת הרעיון שהוא החליט לעשות. עם זאת, החיישן צריך להיבנות בדיוק טוב יותר אם הוא צריך לשרת מטרה מעשית כלשהי.

שיטת ה- DIY לבדיקת חיישן תעריפים באמצעות שולחן מסתובב עם כל הציוד ואספקת החשמל על גבי השולחן מומלצת לשימוש על ידי הקהילה המדריכה.